hetnet과 무선엑세스의 진화 - cisco.com³¼ 무선엑세스의 ... 출처: abi, idc,...
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HetNet과 무선엑세스의 진화 (Universal HetNet and RAN Evolution)
옥재범 부장 [email protected]
Cisco Systems, APJ Mobility CSE
Mobile Momentum
Metrics
4
1. 모바일에서 만물인터넷으로… 세계 인구
(Billion) 6.3 6.8 7.2 7.6
커넥티드 디바이스 (Billion)
0.5 12.5 25 50
커넥티드 디바이스 1인당
0.1 1.8 3.5 6.6
Smallcells (Million)
4 14 40
2003 2010 2015 2020
3G 4G 5G
디바이스 갯수가 인구수를 추월 Smallcell 수가 Macrocell 수를 추월
5
2. 모바일 사업자의 당면 과제 - Top-line
전통적 서비스의 붕괴
On-Line Video
$10B, +49%
Cloud Services
$43B, +27%
Location
$15B, +24%
출처: ABI, IDC, In-Stat, Insight, Ovum, Parks, Screen Digest, Strategy Analytics, Cisco
새로운 서비스
OTT VoIP Users
>1Billion
WhatsApp Users
417M, +110%
Apps added to Android every day
1,000
Lost SMS revenue to OTT in 2014
-$40B
Connected Devices by 2020
50 Billion
서비스 가치 이동 및 새로운 기회 발굴
6
3. 모바일 사업자의 당면 과제 - Bottom-line
0%
20%
40%
60%
80%
100%
Q32009
Q42009
Q12010
Q22010
Q32010
Q42010
Q12011
Q22011
Q32011
Q42011
Q12012
Q22012
Q32012
Q42012
Q12013
Q22013
Q32013
Q42013
Q12014
Q22014
네트워크 복잡도 증가로 인한 OPEX 상승:
다수의 과거 기술들
멀티 벤더, 멀티 OS
전용 하드웨어
다수의 장애 포인트
공급 및 관리 비용 증가
신속한 신규 서비스 도입의 어려움
Asian MNO CAPEX & OPEX as % of Revenue
출처: GSMA Intelligence
CAPEX
OPEX
EBITDA
OPEX 단순화 및 서비스 신속성 확보를 통한 OPEX 절감 필요
운용비용이 매출을 잠식
4. 개선 요소 및 연관 기술
네트워크 용량
Network Densification
Carrier Aggregation (CA)
Dual Connectivity
MIMO / CoMP
Heterogeneous Network (HetNet)
Licensed-assisted Access
Traffic Optimization
SON
NFV / SDN
Value Added Services (Big Data, AAA, Billing, etc.)
운영 지속성
사업 신속성
용량 및 지원범위
이동통신 네트워크 자동화
다양한 엑세스 기술
신속성 및 유선성
현재 기술 동향 개선 관점
5. LTE에서 5G로 진화를 위한 기반 기술
LTE
5 G
3G LTE-A
HetNet Small Cells
(Unlicensed/Licensed)
SON
Radio Tech.
매크로셀
조밀화 및 결합
단순화 / 신속성 / 유연성
스펙트럼 활용 방안
NFV SDN
6. 모바일 네트워크 동향 Network
NFV & SDN
Access Services
Mobile Cloud
유연한 비즈니스 모델: B2C, B2B2C, B2B
OPERATOR SERVICES
INTERNET
GATEWAY
100100100100101110010001010001001011101010001011110000101010101001000100101001000100100001111010010101001011001001011101000101000100111010100010111100001010101010010001001010010001001000011110100101010010110111010001010001001011101010001011110000101010101001000100101001000100
1000
POLICY ENFORCEMENT
TRAFFIC INSPECTION
TRAFFIC OPTIMISATION
OPERATOR APPS
OTT SERVICES
3rd PARTY APPS
POLICY CONTROL
ANALYTICS
SUBSCRIBER INFORMATION
CHARGING
Heterogeneous
Hierarchical & 멀티 기술 차별화 포인트: • 서비스 기능
• 서비스 구현 비용
3rd PARTY APPS
APIs
Multi-Vendor Multi-Technology
Intelligent & Orchestrated
HetNet SON
1. 매크로 기반 이동통신의 작은 변화
“The market is also beginning to shift from macrocell-based coverage to small cell-based capacity upgrades.”
Source: Infonetics 2014
Femto
Femto
Pico
Pico
Macro
Heterogeneous Network (HetNet)
Micro
2. 이기종 네트워크의 목적 네트워크 혼잡
비용 절감
$$ HetNet으로의 진화
트래픽 증가
스펙트럼 자원 한계 Multi-RAT
/ WiFi
RAN 밀도화
• 대역폭 확대
• 스펙트럼 사용률 효율화
• QoE 향상
• Bit당 비용 절감
이기종 기술간 통합
3. 이기종 네트워크 아키텍쳐
LTE Macro • 기본 커버리지 • 기존 네트워크
3G Macro
RNC MSC/SGSN/SGW/PGW
DAS • 기업 커버리지
Small Cell • 기업 커버리지 • 기업 용량
Metro Cell • 도심 거리 커버리지 • 도심 거리 용량
H(e)NB GW
HMS
HeNB
IuCS/IuPS
IuCS/IuPS
Iuh/S1
HNB HeNB
S1
S1
Small Cell • 가정/중소기업 커버리지
WiFi • 라이센스 라디오
오프로드
TR-069
4. Licensed Small Cell
무선 코어 (MSC, MPC/EPC)
ISP/ Internet
UE
Small Cell Access Point
H(e)NBGW (inc. SeGW)
Macro 네트워크
CPE/GW
Small Cells QAM & Provisioning
3G
4G
3G/4G
TR069/196
Iuh
S1
S1-MME/U Iu-CS/PS
모바일 코어 네트워크와 연결되는 전용 저전력 라이센스 라디오 엑세스 포인트
장점
• 실내 모바일 서비스 개선 • 유비쿼터스 사용자 경험 • 신규 서비스 (위치기반서비스, 기업 통합)
시장 부문
• 가정 • 중소기업 • 대기업 • 공공장소 (도심, 교외)
4. Licensed Small Cell
무선 코어 (MSC, MPC/EPC)
ISP/ Internet
UE
Small Cell Access Point
H(e)NBGW (inc. SeGW)
Macro 네트워크
CPE/GW
Small Cells QAM & Provisioning
3G
4G
3G/4G
TR069/196
Iuh
S1
S1-MME/U Iu-CS/PS
모바일 코어 네트워크와 연결되는 전용 저전력 라이센스 라디오 엑세스 포인트
장점
• 실내 모바일 서비스 개선 • 유비쿼터스 사용자 경험 • 신규 서비스 (위치기반서비스, 기업 통합)
시장 부문
• 가정 • 중소기업 • 대기업 • 공공장소 (도심, 교외)
Source: Small Cell Forum, 2015
2014 Small Cell Shipment
N America
L America
Europe
China
APAC
MEA
Source: Small Cell Forum, 2015
5. Small Cell과 Macro Cell 간의 상호 작용
f1 f1 f2
상호 간섭 f2 f1 f3
Co-Channel 구성 전용 Channel 구성
Macro와 Small Cell이 동일한 주파수를 사용
Macro와 Small Cell이 상이한 주파수를 사용
Macro Cell과의 간섭을 방지하기 위해
항상 전용 Channel 구성을 우선 검토
현실적으로는 Co-Channel 구성이 다수이며, 대신 Small Cell의 위치, 전송세기, 커버리지에 대한 면밀한 설계가 필요
5. Small Cell과 Macro Cell 간의 상호 작용
이동성
① ②
③
3GPP Release R8 R9 R10
Idle Mode reselection Supported(1) Supported Supported
Hand-out (Small Cell to Macro) Supported(1) Supported Supported
Hand-in (Macro to Small Cell) Proprietary only(2) Supported(3) Supported
Small Cell to Small Cell Proprietary only Proprietary only Supported(4)
Macro Cell과 Small Cell네트워크 간 이동성을
Small Cell에서 지원
6. Non-3GPP 엑세스로서의 WiFi
HetNet Access
WiFi 선호도
고대역폭 • 802.1ac: 1 Gbps
대중성 • 모든 단말기 지원 • WiFi 전용 단말기
가격 효율성 • 낮은 Bit 당 단가
부가 서비스 • 위치기반 서비스 • Analytics, 타깃/개인형 정보
6. Non-3GPP 엑세스로서의 WiFi
엑세스 선택
현재
향후
UE 사용자 설정에 따른 네트워크 선정 • 사업자가 사용자가 QoE 및
네트워크 부하에 적합한 엑세스를 선택하도록 할 수 없음
UE 사용자의 네트워크 선정을 돕기 위한 정책 • ANDSF: 멀티 엑세스간
Handover의 단순화 • 3GPP R12: WLAN Passpoint
사업자 정책은 ANDSF 정책에 포함
WiFi
ANDSF 서버
사업자 정책
Connection Manager
1. 라디오 엑세스 네트워크 아키텍쳐 진화
Macro 기반 대부분 실외에서 이용 Optimized manually
Small cells 확대 대부분 실내에서 이용 SON에 의한 자동화된 관리
RAN 1.x RAN 2.0
HetNet SON
2. SON의 역할
1
3
5
2
4
6
자동화 신규 장비 자동 설정
동적 최적화 실시간 진단 및 조절
RAN 오케스트레이션 Small Cell을 Macro로 통합
자동화 자동화된 반복
Closed-loop 시스템
동적 최적화 간섭 최소화
및 이동성 향상
RAN 오케스트레이션 기술간 성능의 조화
UE Wi-Fi
Metro
Pico
z
SON
Small Cell
Macro
3. SON의 목적
CAPEX 투자 사용률 극대화
OPEX 비용 최소화
멀티벤더, 멀티기술 조율
비용 절감 QoE 향상 신속성 향상
동적으로 성능 최적화
기술 간, 업체간 조율
네트워크 변화 및 요구사항에 대한 실시간, 동적 반응
Small Cell과 HetNet
배치 용이
4. 사례로 본 SON의 효과
메인 이벤트 지역의 RRC 성공률 재난 상황에서 네트워크 힐링
RRC Success Rate
SON 적용 전 SON 적용 후
92%
94%
96%
98%
100%
LTE RRC 성공률 11% 향상 (출처: iRLB Results from New Orleans Jazz Fest)
RRC a
ccess
failu
re rate
%
SO
N a
ctio
ns
5%
10%
15%
20%
500
1000
1500
2000
출처: Accessibility during hurricane “Sandy” (Philadelphia)
SON 적용 전 SON 적용 후
5. HetNet과 SON
LTE OSS
UMTS OSS
SmallCell GW
Hand-in/out Interference
Offload Offload & Optimize
• eNB에서 독립적으로 SON 동작
• 지협적 최적화에 국한
Hybrid SON Suite dSON (Distributed SON)
cSON (Centralized SON)
• 중앙에서 SON 동작
• 전체 네트워크에 대한 가시성 확보
• dSON과 보완적 관계
• 멀티 벤더간 상호운영성 확보
• Macro와 Small Cell간 동기화
Hybrid SON: HetNet에 적합
6. SON 아키텍쳐
MACRO CELLS APPLICATIONS HETNET APPLICATIONS
HANR HSCO HDLB DLB ANR SON dB
SON Platform
Small Cell Gateway
HDM WMS PM Data
WMS Macro
ALU RNC
EMS Macro
Small Cell
E/// RNC
ALU RNC ALU RNC
E/// RNC E/// RNC
ALU Macro
E/// Macro
MEH ICLB DIM
Small Cell Gateway
RMS Upload server
CMHS
Small Cell
SON ENGINE
Vender_A Small Cells Vender_B Small Cells Vendor_A Macro Vendor_B Macro Other Other
1. C-RAN 진화
C-RAN의 진화
Co-ordination
BBU Pool 리소스 효율성↑
Centralization
BBU 집선 기지국 $↓, CoMP 효율↑
CPRI 인터페이스 확장
General RAN
전통적인 기지국 구조 기지국에 RF와 BBU 위치
Cloud NFV
Processing Unit 가상화 x86 서버
지능형 기지국
CPRI Ethernet
Mobile Packet Core Mobile Packet Core Mobile Packet Core
2. C-RAN 가상화를 위한 고려 사항
Co-ordination Centralization Cloud NFV
기존 C-RAN의 개선 요구 사항 차세대 C-RAN 개선 사항
CPRI / Compressed CPRI 기반
고대역폭 요구됨: Dirk fiber, WDM
PHY 디지털 시그널링 처리를 위한 엄격한 Latency 요구됨
전용 BBU 하드웨어 기반: x86 COTS 서버 가상화 어려움
Small Cell 집선을 위한 기존 Last mile 활용 어려움
Ethernet Fronthaul
Ethernet Fronthaul
TCO 절감: IP Packet 기반의 경제적인 백홀 사용
대역폭 절감: Ethernet (Copper, Fiber), Microwave
RF와 BBU 간 Latency 요구조건 완화
x86 COTS (Commercial-Off-The-Self) 서버 가상화
Small Cell 집선을 위한 다양한 Last mile 활용 (Ethernet, mW)
Edge Application 접목: 사용자 QoE 강화
경직된 아키텍쳐 유연한 아키텍쳐
1. HetNet Solution
Wireless Controller Cisco 8510
Cisco USC Modules for Aironet 3600/3700
USC8000 Series Large Enterprise Small Cells
3G APs, LTE APs or Dual-Mode
Cisco Universal Small Cells
Cisco Aironet Wi-Fi Indoor & Outd
oor
Cisco
Cisco Prime
Policy Suite SON Suite
Provisioning Management
Mobility Services Engine
Small Cell Gateway
3G/4G Core
Subscriber/MNO Gateway Cisco ASR 1000
Internet
Cisco 8000 Series USC Controller
Virtualized 또는 Physical
2. Cloud RAN Solution
Base Band Unit
Remote Radio Head
Front Haul
아키텍쳐 이노베이션
QoE 향상 및 TCO 절감을 위한 NFV C-RAN 아키텍쳐 유연하고 비용효율적인 Ethernet Fronthaul
최첨단 기술 최신 멀티코어 System-on-a-Chip (SoC) 운영 효율화를 위한 Hybrid SON
이점 전통적인 RAN 대비 20% - 30% TCO 절감 라이오 용량 20% 향상
LTE Advanced 및 진화
HetNet을 위해 튜닝된 Dynamic eICIC 기반의 C-RAN DPS와 CS/CB CoMP를 통한 용량 향상
지능형 기지국 DPI 기반 실시간 패킷 처리 TCP와 비디오 트래픽 최적화
3. 솔루션 커버리지
대기업 공공장소 실외/메트로 중견기업 중소/Hotspot 소기업
사이트당 바닥면적
AP 당 사용자 수
사이트 당 사용자 수
설치
제어
가정
<150 sq m
4 – 8 Users Low Mobility
4
Single Unit
No
<300 sq m
8 - 16 Users Low Mobility
<50
1 – 3 units
Local Grid/ dSON/cSON
<1000 sq m
<150
1 – 8 units
Local Grid/ dSON/cSON
16 Users Low Mobility
<10,000 sq m
<500
Local Grid/ dSON /cSON
1 – 8 units
16 Users High Mobility
1 sq km
> 32 Users
Open
1 -10 units per macro secto
r
Controller
>10,000 sq m
16-32 Users
>500
> 8 units per site
USC Controller/cSON
>50,000 sq m
32-64 Users
Open
> 40 units per macro sector
USC Controller/cSON
Cisco HetNet Cisco
C-RAN
34
▶ 현재 모바일 네트워크는 다양한 이기종 기술들이 공존하는 방향으로 발전하고 있으며, 이를 위한 효율적 관리 기법이 중요해 집니다.
▶ 5G는 HetNet 기술과 가상화 기술이 더욱 발전된 형태가 될 것으로 예상됩니다.
▶ 시스코는 모바일 사업자의 서비스를 위해 필요한 모든 부분에 최적의 솔루션을 제공하기 위해 계속 변화하고 있습니다.
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